第七章-人机界面的安全设计

安全人机工程学主讲郑重E_mail:[e-mail]安全工程专业基础课程课程名称中南财经政法大学2第7章人机界面的安全设计内容提要7.1显示器设计7.2控制器设计7.3显示器与控制器布局课程名称中南财经政法大学37.1显示器设计第7章人机界面的安全设计7.1.1显示器分类及功能7.1.2视觉显示方式的选择7.1.3刻度盘指针式显示器的设计7.1.4听觉传示装置设计7.1.5信号显示设计课程名称中南财经政法大学47.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.1显示器分类及功能在人机系统中，存在着一个人与机相互作用的“面”所有的人机信息交流都发生在这个面上。人机界面上的装置＊显示器：向人传递信息的装置。＊控制器：供人操纵机械运转的装置。课程名称中南财经政法大学5一、显示器分类7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.1显示器分类及功能按人接受信息的感觉通道的不同显示器可分为：视觉显示器听觉显示器触觉显示器课程名称中南财经政法大学6视觉显示方式主要有数字显示和模拟显示两类。7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.1显示器分类及功能数字式显示仪表是直接用数码来显示信息的仪表，如各种数码显示屏、机械的和电子的数字记数器等。特点：简单、准确、便于认读、不易产生视觉疲劳一、显示器分类课程名称中南财经政法大学7视觉显示方式主要有数字显示和模拟显示两类。7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.1显示器分类及功能模拟显示仪表（刻度指针式仪表）用标定在刻度盘上的指针来显示信息的，如最常见的手表、电流表、电压表等。特点：显示信息直观、形象，使人对模拟值在全量程范围内所处的位置一目了然，并能明显显示出偏差量，特别适合于监控。(a)指针可动，刻度盘不动；(b)刻度盘可动，指针不动一、显示器分类课程名称中南财经政法大学81、表示机械状态的显示功能，大致可分为以下三种：1）定量显示的功能：这种仪表的用途是准确显示数值。2）定性显示的功能：这种显示是表明机器的某种大致状态、变化倾向或描述事物的性质等。3）警告性显示：当量变积累达到某一临界点时，就会发生质的突变，这时常需设置警告性显示。7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.1显示器分类及功能二、显示功能及显示性能的要求课程名称中南财经政法大学92、对显示器性能有以下基本要求：1）用简单明了的方式显示所传达的信息，以减少译码的错误。2）显示精度要适当，保证最少的认读时间。3）显示形式要符合操作人员习惯及操作能力极限，要易于了解，避免换算，减少训练的时间，减少受习惯干扰造成解释不一致的差错。4）根据作业条件运用最有效的显示技术和显示方法，要使显示变化速度与操作者的反应能力相适应，不要让显示速度超过人的反应速度。7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.1显示器分类及功能二、显示功能及显示性能的要求课程名称中南财经政法大学101、准确性原则2、简单性原则3、一致性原则4、排列性原则7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.1显示器分类及功能三、显示器的设计原则课程名称中南财经政法大学117.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.2视觉显示方式的选择一、定量显示方式选择1．数字式显示作为定量显示，在静态显示的条件下数字显示产生的误读率较低，而且认读需占用的时间也较短。图格雷瑟的实验仪表课程名称中南财经政法大学122．指针式模拟显示显示的作用不仅是用来提供准确的定量信息，许多情况下还要表示机器稳定状态，给出供检查用的信息等。7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.2视觉显示方式的选择一、定量显示方式选择课程名称中南财经政法大学132．指针式模拟显示五种指针显示方式的比较7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.2视觉显示方式的选择一、定量显示方式选择图五种刻度的误读率比较课程名称中南财经政法大学147.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.2视觉显示方式的选择3、模拟显示与数字显示的功能比较指针运动式指针固定式数字式读数用尚可尚可好检查用好差差追踪用好尚可差调节用好尚可好一、定量显示方式选择课程名称中南财经政法大学15当显示器不是为了记录准确的读数，而是为了对机器的运行状态作出定性显示时，选用模拟式仪表更为有利。1．视觉编码2．颜色编码3．形象化显示7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.2视觉显示方式的选择二、定性显示方式选择课程名称中南财经政法大学161．表排列时显示形式的选择7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.3刻度盘指针式显示器的设计一、指针式显示形式的选择图水平排列图竖直排列课程名称中南财经政法大学172．采用一表双显示7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.3刻度盘指针式显示器的设计一、指针式显示形式的选择图一表双显图双显仪表的指针设计课程名称中南财经政法大学183．带式仪表7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.3刻度盘指针式显示器的设计一、指针式显示形式的选择图带式仪表结构课程名称中南财经政法大学194．对称双指针仪表7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.3刻度盘指针式显示器的设计一、指针式显示形式的选择图对称双指针仪表课程名称中南财经政法大学205．直角坐标式仪表7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.3刻度盘指针式显示器的设计一、指针式显示形式的选择图直角坐标式仪表课程名称中南财经政法大学211．尺寸确定刻度标记的数量刻度盘的最小允许直径观察距离50cm时观察距离90cm时3825.425.45025.432.57025.445.510036.464.315054.498.020072.8129.6300109.0196.07.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.3刻度盘指针式显示器的设计二、刻度盘及指针设计刻度盘直径mm观察时间s平均反应时间s读错率%250.820.766440.720.724700.755.7312表观察距离、刻度数量和刻度盘直径的关系表认读速度和读错率与刻度盘直径大小的关系课程名称中南财经政法大学222．刻度线设计观察距离m长度mm长刻度线中刻度线短刻度线0.5以内5.54.12.30.5～0.910.07.14.30.9～1.820.014.08.61.8～3.640.028.017.03.6～6.067.048.029.07.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.3刻度盘指针式显示器的设计二、刻度盘及指针设计刻度大小长度刻度线0.15～0.30.3～0.50.5～0.80.8～1.21.2～22～33～55～8L1（短）1.01.21.51.82.02.53.04.0L2（中）1.41.72.22.63.04.54.56.0L3（长）1.82.22.83.34.06.06.08.0表刻度线的长度表刻度线长度选择表课程名称中南财经政法大学233．指针1）形状——指针形状要单纯、明确，不应有装饰。7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.3刻度盘指针式显示器的设计二、刻度盘及指针设计图指针的基本形状图各种箭头形状的比较课程名称中南财经政法大学247.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.3刻度盘指针式显示器的设计二、刻度盘及指针设计3．指针1）形状2）宽度3）长度4）颜色5）零点位置6）配色级次12345678910清晰程度底色被衬色模糊程度底色被衬色表配色的级次课程名称中南财经政法大学25用来显示听觉信息的装置称为音响和报警装置，其用途极广。1.音响和报警装置的类型及特点1）峰鸣器是音响装置中声压级最低、频率也较低的装置。2）电铃。其用途不同，其声压级和频率也有较大差别。3）角笛和气笛。角笛的声音有吼声和尖叫声（高声强、高频）两种。常用作高噪声环境中的报警装置。气笛声频率高，声强也高，较适合于紧急状态的音响报警装置。4）警报器。警报器的声音强度大，可传播很远，频率由低到高，发出的声调富有上升和下降的变化，可以抵抗其它噪声的干扰，特别能引起人们的注意，并强调性地使人们接受。7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.4听觉传示装置设计一、音响及报警装置课程名称中南财经政法大学26用来显示听觉信息的装置称为音响和报警装置，其用途极广。1.音响和报警装置的类型及特点7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.4听觉传示装置设计一、音响及报警装置使用范围装置类型平均声压级dB可听到的主要频率/HZ应用举例距离装置2.5m处距离装置1m处用于较大区域（或高噪声场所）4英寸铃65～6775～831000用于工厂、学校、机关上下班的信号；以及报警的信号6英寸铃74～8384～9460010英寸铃85～9095～100300角笛95～100100～1105000主要用于报警汽笛100～110110～1217000用于较大区域（或低噪声场所）低音蜂鸣器50～6070200用作指示性信号高音蜂鸣器60～7070～80400～1000可作报警用1英寸铃60701100用于提请人注意的场合，如电话、门铃：也可用于小范围内的报警信号用作报时。2英寸铃627210003英寸铃6373650钟6978500～1000表一般音响显示和报警装置的强度和频率参数课程名称中南财经政法大学272.音响和报警装置的设计原则1）音响信号必须保证使位于信号接收范围内的人员能够识别并按照规定的方式作出反应。2）音响信号必须易于识别，特别是在有噪声干扰的情况下，音响信号必须能够明显地听到并可与其它噪声和信号区别。3）为引起人注意，可采用时间上均匀变化的脉冲重复频率低于0.2Hz和不高于5Hz，其脉冲持续时间和脉冲重复频率不能与随时间周期性起伏的干扰声的脉冲持续时间和脉冲重复频率重合。4）报警装置最好采用变频的方法，使音调有上升和下降的变化。5）显示重要信号的音响装置和报警装置，最好与光信号同时作用，组成“视听”双重报警信号，以防信号脱漏。7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.4听觉传示装置设计一、音响及报警装置课程名称中南财经政法大学28人与机器之间也可用语言来传递信息。传递和显示语言信号的装置称为语言传示装置。在设计语言传示装置时，应注意以下问题。1．语言的清晰度所谓语言的清晰度，是指人耳通过语言传达能听清的语言的百分数。2.语言的强度语言传示装置输出的语音，其强度直接影响语言清晰度。7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.4听觉传示装置设计二、语言传示装置课程名称中南财经政法大学29人与机器之间也可用语言来传递信息。传递和显示语言信号的装置称为语言传示装置。在设计语言传示装置时，应注意以下问题。1．语言的清晰度2.语言的强度7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.4听觉传示装置设计二、语言传示装置课程名称中南财经政法大学30人与机器之间也可用语言来传递信息。传递和显示语言信号的装置称为语言传示装置。在设计语言传示装置时，应注意以下问题。1．语言的清晰度2.语言的强度3.噪声对语言传示的影响7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.4听觉传示装置设计二、语言传示装置课程名称中南财经政法大学31视觉信号是指由信号灯产生的视觉信息。其特点是面积小、视距远、引人注目且简单明了，但信息量有限，当信号太多时，会形成杂乱和干扰。，以防信号脱漏。7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.5信号显示设计一、信号显示特征课程名称中南财经政法大学32信号灯的设计应使观察者在一定视距下看得清楚。为此，在一定视距下，能引起人注意的信号灯，其亮度至少两倍于背景的亮度，同时背景以灰暗无光为好。7.1显示器设计第7章人机界面设计7.1.5信号显示设计二、信号灯的视距和亮度大气状态透明系数能见距离km空气绝对纯净0.99200透明度非常好0.97150很透明0.96100透明度良好0.9250透明度中等0.8120空气稍许混浊0.6610空气混浊（霾）0.364空气很混浊（浓霾）0.122薄雾0.0151中雾2×10-4～8×10-100.5～0.2浓雾10-19～10-340.1～0.05极浓雾＜10-34几十～几米课程名